合金的结构与二元状态图 (2)讲稿.ppt
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1、关于合金的结构与二元状态图(2)第一页,讲稿共四十四页哦合金的结构与二元状态图合金的结构与二元状态图1 合金中的相结构合金中的相结构 2 二元合金状态图二元合金状态图 第二页,讲稿共四十四页哦1 合金中的相结构合金中的相结构 一、合金的基本概念及实用意义一、合金的基本概念及实用意义 二、合金中的相结构二、合金中的相结构 v1固溶体固溶体 置换固溶体置换固溶体 间隙固溶体间隙固溶体 固溶体的性能固溶体的性能 v2化合物化合物 第三页,讲稿共四十四页哦一、合金的基本概念一、合金的基本概念合金合金 通过熔炼,烧结或其它方法,将一种金属元通过熔炼,烧结或其它方法,将一种金属元素同一种或几种其它元素结合
2、在一起所形成素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质,称为合金。的具有金属特性的新物质,称为合金。组元组元 组成合金的最基本的、独立的物质称为组元组成合金的最基本的、独立的物质称为组元 第四页,讲稿共四十四页哦合金中的相结构相关概念合金中的相结构相关概念 相相在金属或合金中,凡成分相同、结构相同并在金属或合金中,凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分,均与其它部分有界面分开的均匀组成部分,均称之为相称之为相组织组织 在金属和合金中,在显微镜下能观察到的微观形在金属和合金中,在显微镜下能观察到的微观形貌、图象称为组织,它是由单相物质或多相物质貌、图象称为组织
3、,它是由单相物质或多相物质组合成的,具有一定形态特征的聚合体组合成的,具有一定形态特征的聚合体 第五页,讲稿共四十四页哦二、合金中的相结构二、合金中的相结构v固溶体固溶体 置换固溶体置换固溶体 间隙固溶体间隙固溶体 固溶体的性能固溶体的性能 v化合物化合物第六页,讲稿共四十四页哦两种类型的固溶体两种类型的固溶体 置换固溶体置换固溶体 间隙固溶体间隙固溶体 第七页,讲稿共四十四页哦置换固溶体置换固溶体溶质原子代替溶剂晶格结点上的一部分原子而组成的溶质原子代替溶剂晶格结点上的一部分原子而组成的固溶体称置换固溶体。固溶体称置换固溶体。溶质原子在溶剂晶格结点上呈无序分布的置换固溶体溶质原子在溶剂晶格结
4、点上呈无序分布的置换固溶体称为称为无序固溶体无序固溶体;溶质原子在溶剂晶格结点上按一;溶质原子在溶剂晶格结点上按一定秩序排列的置换固溶体称定秩序排列的置换固溶体称有序固溶体有序固溶体。显然,只。显然,只有当溶质原子和溶剂原子成一定比例时,才有可能形成有当溶质原子和溶剂原子成一定比例时,才有可能形成有序固溶体。有序固溶体。此外,按照溶解度的大小,置换固溶体,又可分为此外,按照溶解度的大小,置换固溶体,又可分为无无限置换固溶体和有限置换固溶体限置换固溶体和有限置换固溶体。第八页,讲稿共四十四页哦间隙固溶体间隙固溶体溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体,溶质原子填充在溶剂晶格的间隙中形成的固溶
5、体,即间隙固溶体,间隙固溶体仍保持着溶剂金属的即间隙固溶体,间隙固溶体仍保持着溶剂金属的晶格类型。晶格类型。已有研究表明,当溶质元素的原子直径与溶剂元素的原已有研究表明,当溶质元素的原子直径与溶剂元素的原子直径之比小于子直径之比小于0.59时,易于形成间隙固溶体,而在时,易于形成间隙固溶体,而在直径大小差不多的元素之间易于形成置换固溶体。且直径大小差不多的元素之间易于形成置换固溶体。且溶质原子在间隙固溶体中只能呈统计分布,形成无序溶质原子在间隙固溶体中只能呈统计分布,形成无序固溶体,而且当溶剂晶格间隙被溶质原子填充到一定固溶体,而且当溶剂晶格间隙被溶质原子填充到一定程度后就不能再继续溶解,多余
6、的溶质原子将以新相程度后就不能再继续溶解,多余的溶质原子将以新相出现,因此,间隙固溶体的溶解总是有限的,间隙固出现,因此,间隙固溶体的溶解总是有限的,间隙固溶体总是有限固溶体。溶体总是有限固溶体。第九页,讲稿共四十四页哦固溶体的性能固溶体的性能无论置换固溶体,还是间隙固溶体,由于溶质原无论置换固溶体,还是间隙固溶体,由于溶质原子的存在都会使晶格发生畸变,使其性能不同于子的存在都会使晶格发生畸变,使其性能不同于原纯金属。原纯金属。当溶质元素的含量极少时,固溶体的性能与溶剂金当溶质元素的含量极少时,固溶体的性能与溶剂金属基本相同。随溶质含量的升高,固溶体的性能将属基本相同。随溶质含量的升高,固溶体
7、的性能将发生明显改变,其一般情况下,强度、硬度逐渐升发生明显改变,其一般情况下,强度、硬度逐渐升高,而塑性、韧性有所下降,电阻率升高,导电性高,而塑性、韧性有所下降,电阻率升高,导电性逐渐下降等。逐渐下降等。第十页,讲稿共四十四页哦化合物化合物若新相的晶格结构不同于任一组成元素,则新相是组成无素间相若新相的晶格结构不同于任一组成元素,则新相是组成无素间相互作用而生成的一种新物质,属于化合物,如碳钢中的互作用而生成的一种新物质,属于化合物,如碳钢中的Fe3C,黄,黄铜中的铜中的相(相(CuZn)以及各种钢中都有的)以及各种钢中都有的FeS、MnS等等,等等,都是化合物。都是化合物。在这些化合物中
8、,在这些化合物中,Fe3C和和相均具有相当程度的金属键及一定的相均具有相当程度的金属键及一定的金属性质,是一种金属物质,称为金属化合物,而金属性质,是一种金属物质,称为金属化合物,而FeS、MnS具具有离子键,没有金属性质,属于一般的化合物,因而又有离子键,没有金属性质,属于一般的化合物,因而又称为非金属化合物。在合金中,金属化合物可以成为合称为非金属化合物。在合金中,金属化合物可以成为合金材料的基本组成相,而非金属化合物是合金原料或熔金材料的基本组成相,而非金属化合物是合金原料或熔炼过程带来的,数量少且对合金性能影响很坏,因而一炼过程带来的,数量少且对合金性能影响很坏,因而一般称为非金属夹杂
9、。般称为非金属夹杂。金属化合物一般具有复杂的晶格结构,熔点高,硬而脆。当合金属化合物一般具有复杂的晶格结构,熔点高,硬而脆。当合金中出现金属间化合物时,通常能提高合金的强度、硬度和耐金中出现金属间化合物时,通常能提高合金的强度、硬度和耐磨性。磨性。第十一页,讲稿共四十四页哦2 2 二元合金状态图二元合金状态图 一、相图的意义及相关概念一、相图的意义及相关概念二、二元合金状态图的建立二、二元合金状态图的建立 三、平衡相组成的分析三、平衡相组成的分析 四、二元状态图的基本类型分析四、二元状态图的基本类型分析 第十二页,讲稿共四十四页哦一、相图的意义及相关概念一、相图的意义及相关概念相图的意义相图的
10、意义相关概念相关概念组元组元 合金系合金系 相图相图 第十三页,讲稿共四十四页哦相图的相关概念相图的相关概念1 组元:组元:通常把组成合金的最简单、最基本,能够独立存在的物通常把组成合金的最简单、最基本,能够独立存在的物质称为组元。但在所研究的范围内既不分解也不发生任质称为组元。但在所研究的范围内既不分解也不发生任何化学反应的稳定化合物也可称为组元,如何化学反应的稳定化合物也可称为组元,如Fe3C看作一看作一组元。组元。2 合金系合金系由由两两个个或或两两个个以以上上组组元元按按不不同同比比例例配配制制成成的的一一系系列列不不同同成成分的合金,称为合金系。分的合金,称为合金系。3相图相图用来表
11、示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图,又用来表示合金系中各个合金的结晶过程的简明图解称为相图,又称状态图或平衡图。称状态图或平衡图。相图上所表示的组织都是十分缓慢冷却的条件下获得的,都是相图上所表示的组织都是十分缓慢冷却的条件下获得的,都是接近平衡状态的组织接近平衡状态的组织。第十四页,讲稿共四十四页哦二、二元合金状态图的建立二、二元合金状态图的建立 目前,合金状态图主要是通过实验测定的,且测定合金状目前,合金状态图主要是通过实验测定的,且测定合金状态图的方法很多,但应用最多的是热分析法。态图的方法很多,但应用最多的是热分析法。以以CuNi合金相图测定为例,说明热分析法的应用及步合金
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